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학교공부›AI네트워킹

TCP/IP Protocol Suite & Address

TCP/IP는 현대 네트워크를 구성하는 실제 구현이다 (OSI 7계층은 이론적 참조 모델).

jisung-022026-06-20

#AI네트워킹

AI 네트워킹 중간범위 — 노션 강의 노트를 옵시디언용으로 정리한 노트.

TCP/IP Protocol Suite (프로토콜 집합)

TCP/IP는 현대 네트워크를 구성하는 실제 구현이다 (OSI 7계층은 이론적 참조 모델).
TCP/IP 계층은 OSI 계층과 정확히 일치하지 않는다.
원래 정의는 4계층: Host-to-network → Internet → Transport → Application
OSI와 비교해 5계층으로 재해석: Physical → Data Link → Network → Transport → Application
→ 맥락에 따라 4계층 또는 5계층으로 본다.

TCP/IP 4계층	OSI 대응 5계층
Application	Application (+ Session, Presentation)
Transport	Transport
Internet	Network
Host-to-network	Data Link + Physical

Physical & Data Link Layer

TCP/IP는 물리/데이터링크 계층에서 특정 프로토콜을 정의하지 않는다.
모든 표준 프로토콜 및 독자(proprietary) 프로토콜을 지원한다.
이 계층의 네트워크는 LAN일 수도 WAN일 수도 있다.
핵심: TCP/IP는 하위 계층(L1·L2)을 표준화하지 않고 그 위에 올라타는 구조. L1·L2는 기저 네트워크가 정의하고, TCP/IP는 L3(네트워크 계층)부터 관리한다.

Network Layer (네트워크 계층)

TCP/IP는 **IP(Internetworking Protocol)**를 지원 → 서로 다른 네트워크를 연결해 통신 가능하게 함.
IP는 4가지 보조 프로토콜을 사용: ARP, RARP, ICMP, IGMP.
흐름: Application → TCP → IP → (ARP) → Data Link → 전송, 오류 발생 시 ICMP, 멀티캐스트 시 IGMP.

프로토콜	풀이	역할
IP	Internetworking Protocol	목적지 IP 기반 라우팅·패킷 전달. connectionless, unreliable(보장 없음)
ARP	Address Resolution Protocol	IP → MAC변환
RARP	Reverse ARP	MAC → IP변환. 현재 거의 안 씀 → DHCP로 대체
ICMP	Internet Control Message Protocol	네트워크 상태/오류 전달 (제어 메시지). 예: ping = ICMP echo request/reply
IGMP	Internet Group Message Protocol	멀티캐스트 그룹 관리(가입/전송 대상 관리)

ARP 동작 방식: “192.168.0.10 누구냐?” 질의 → 브로드캐스트 → 해당 IP를 가진 노드가 응답 → MAC 주소 획득. ⇒ 실제 전송은 MAC 기반, IP만으로는 전송 불가.
ICMP·IGMP는 데이터 전송이 아닌 제어 메시지이다. (실제 멀티캐스트 데이터 전송은 다른 프로토콜이 담당.)
캐스트 구분: 1:1 → 유니캐스트, 1:N → 멀티캐스트.

Transport Layer (전송 계층)

IP는 host-to-host(호스트 간) 프로토콜이지만, 전송 계층은 **process-to-process(프로세스 간)**메시지 전달을 담당.
Port로 프로세스를 구분한다.
세 가지 프로토콜: TCP, UDP, SCTP.

TCP (Transmission Control Protocol)

동작: ① 연결 설정 (3-way handshake) → ② 데이터 전송 (ACK 기반) → ③ 연결 종료.
특징: 연결 기반(connection-oriented), 신뢰성 있음(reliable), 순서 보장, 재전송 있음.
수신 확인(ACK), 흐름 제어(상대방 기준), 혼잡 제어(네트워크/하위 계층 기준) 존재.

UDP (User Datagram Protocol)

데이터를 그냥 보냄 (no connection).
특징: 비연결, 신뢰성 없음, 순서 보장 없음, 빠름.

SCTP (Stream Control Transmission Protocol)

특징: 메시지 기반(TCP는 stream 기반), 멀티 스트림, 멀티 홈 지원.

Application Layer (응용 계층)

TCP/IP의 응용 계층 = OSI의 세션 + 표현 + 응용 계층이 결합된 것.
많은 프로토콜이 이 계층에서 정의된다.

ADDRESSING (주소 체계)

TCP/IP 인터넷에서는 4가지 수준의 주소가 사용된다: Physical, Logical, Port, Specific.
각 주소는 계층별 목적에 따라 존재한다.

주소	계층	비트/형식	비고
Specific	Application	사용자 친화적 (이메일, URL)	사람이 쓰는 주소
Port	Transport	16-bit	프로세스 식별
Logical (IP)	Network	(IP 주소)	end-to-end 유지
Physical (MAC)	Data Link	48-bit (6-byte)	hop-by-hop 변경

Physical Address (물리 주소 / 링크 주소)

LAN/WAN에서 정의되는 노드의 주소, 데이터 링크 계층 프레임에 포함되어 실제 전달에 사용.
해당 네트워크(LAN/WAN)에 대해 권한(authority)을 가지며, 크기·형식은 네트워크마다 다르다.
대부분의 LAN은 **48-bit(6-byte)**물리 주소 사용 → 12개 16진수 숫자, 각 바이트를 콜론으로 구분. 예: 07:01:02:01:2C:4B.
= NIC(네트워크 인터페이스)에 붙은 로컬 식별자.
특징:

hop-by-hop: MAC은 매 홉마다 바뀜 (라우터 지나면 프레임 새로 생성).
로컬 범위: 같은 LAN에서만 의미, 인터넷 전체에서는 의미 없음.
변경 가능: 이론상 고정이나 소프트웨어로 변경 가능 (MAC spoofing).

(참고, 안 배움) MAC = [OUI 제조사 코드] + [Device ID] → 원칙적으로 모두 유니크.

Logical Address (논리 주소 = IP 주소)

기저 물리 네트워크와 독립적인 보편적 통신을 위해 필요.
서로 다른 네트워크는 주소 형식이 다를 수 있어 물리 주소만으로는 인터네트워크 통신에 부족.
IP 주소는 물리 네트워크와 관계없이 호스트를 유일하게 식별하고 end-to-end 기준을 유지한다.
물리 주소는 홉마다 변경되지만, 논리 주소(IP)는 일반적으로 동일하게 유지된다.

라우터를 거치는 전달 과정 (논리 vs 물리):

IP는 출발지 → 최종 수신지(A→P)를 끝까지 유지.
MAC은 홉마다 변경:

Sender → LAN1: IP(Sender→Receiver), MAC(Sender→Router1)
Router1: 기존 MAC 제거 → IP 확인(라우팅 결정) → 새 MAC 생성
Router1 → LAN2: IP(Sender→Receiver), MAC(Router1→Router2)
Router2: 동일하게 MAC 교체
Router2 → LAN3: IP(Sender→Receiver), MAC(Router2→Receiver)
Receiver: MAC 확인(일치 시 수신) → IP 확인(최종 목적지 처리)

Port Address (포트 주소)

IP·물리 주소는 데이터를 출발지에서 목적지 호스트까지 옮긴다.
인터넷 통신의 최종 대상은 프로세스 간 통신이다.
여러 프로세스가 동시에 수신하므로 각 프로세스를 식별하는 포트 주소가 필요. TCP/IP에서 16비트.
IP는 컴퓨터(호스트)까지, Port는 그 안의 프로세스까지전달.
IP·포트 주소는 일반적으로 유지(물리 주소는 홉마다 변경).

Specific Address (특정 주소)

일부 애플리케이션이 가지는 사용자 친화적 주소.
예: E-mail address johnhuh@khu.ac.kr, URL http://icns.khu.ac.kr.